[发明专利]在心脏电影磁共振成像中对左心室的自动定位

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2008年5月23日提交的序列号为No.61/055512的临时 申请，该申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开内容涉及磁共振成像(MRI)，并且更具体而言，涉及在心 脏电影磁共振成像中对左心室的自动定位。

背景技术

磁共振成像(MRI)是一种医学成像技术，其中可以三维地并以带 有适于区分不同形式的人体软组织的大量细节的形式对人体对象进行 成像。因而，MRI非常适于可视化和诊断心血管疾病。在MRI中，将人 体对象暴露在强大的磁场中，该磁场对人体组织内的水中的氢原子的 核磁化进行排列。使用射频场以系统地改变该磁化的排列，并且氢核 随后产生扫描仪可检测的旋转磁场。

结构图像数据可以根据接收到的数据信号而产生，以构建人体的 图像。例如，结构图像可以根据在不同方位处的多个空间频率而产生。 使用频率和相位编码来测量正在被成像的对象内的大量空间频率的幅 度。可以选择所执行的相位编码步骤的数量，以确定可以采集多少成 像数据。

由于MRI使用磁场和射频场来进行可视化，因此患者并未如在进行 CT扫描的情况下那样暴露于有潜在危害的电离辐射。

心脏电影MRI是这样的过程，通过该过程，在跨越一个心动周期的 时间段内依次采集多幅MR图像。心脏电影MRI的结果是图像序列，该图 像序列可以形成示出心脏如何泵送血液的电影。随后可以检查心脏电 影MRI以评定心室功能。例如，可以使用对左心室的分割以测量在收缩 前不久左心室中的血容量，该血容量是被称为心脏舒张末期容量的属 性。类似地，还可以测量在收缩末期左心室中的血容量，该血容量是 被称为心脏收缩末期容量的属性。心脏舒张末期与心脏收缩末期容量 之差是每搏输出量，并且代表随着每次心搏射出的血容量。射血分数 是随着每次搏动射出的心脏舒张末期容量的分数；该分数等于每搏输 出量除以心脏舒张末期容量。在诊断心脏疾病时，射血分数(EF)可 能具有相当大的价值。

根据用于采集心脏电影MRI的标准程序，使用MR扫描仪三维地对心 脏进行成像，并且将所得到的图像数据分成短轴切片，所述短轴切片 覆盖从心脏的底部至顶点的左心室(LV)。随后，可以使用半自动分 割工具来分析图像切片，该半自动分割工具使用操作员输入来了解心 脏的结构特征，随着心动周期进行，心脏的结构特征具有诊断价值。

在执行半自动分割中所涉及到的操作员输入的水平导致该程序耗 时。而且，结果的质量可能高度取决于操作员，并且可能易受到人为 错误的影响。

发明内容

一种用于在医学图像数据中自动定位左心室的方法包括采集跨越 心动周期的三维医学图像序列。所述图像中的每幅都包括多个二维图 像切片，所述多个二维图像切片之一被定义为模板切片。基于在整个 医学图像序列中模板切片的像素之间的时间变化，自动地裁剪(crop) 该序列的每幅医学图像的模板切片，以包括心脏和围绕心脏的边缘。 自动勾画该序列的每幅医学图像的模板切片的轮廓，以便至少针对心 脏舒张末期和心脏收缩末期阶段确定心内膜和心外膜边界。基于至少 针对心脏舒张末期和心脏收缩末期阶段所确定的心内膜和心外膜边 界，为左心室生成定位信息。

三维医学图像序列可以是心脏电影MRI。对于每幅三维医学图像， 模板切片可以被定义为在该三维医学图像的瓣膜平面之下的第二或第 三图像切片。自动裁剪和自动勾画轮廓可以作为自动定位步骤的一部 分被执行。围绕心脏的边缘可以足够紧密，以避免明显地包含大动脉， 并且足够大以完全包围心脏。

自动裁剪可以包括执行初始裁剪、检测在心脏舒张末期阶段时的 左心室血池、以及基于所检测到的左心室血池来改进初始裁剪以建立 最终裁剪。

初始裁剪可以以在不同心脏阶段时二维图像切片的对应像素之间 的时间强度变化为基础，其中初始裁剪包括在不同心脏阶段之间具有 相对大的强度标准偏差的对应图像像素。

检测左心室血池可以包括：对在心脏舒张末期阶段时的每幅三维 图像的每个模板切片进行二值化，其中强度值高于预定阈值；建立一 个或多个左心室候选作为二值化图像的连通分支；去除尺寸相对小的 候选；去除相对于初始裁剪而言相对偏心的候选；并且在应用一个或 多个形状特征的基础上选择剩余候选中的哪个候选表示左心室。